Теле2

Самодельный мощный светодиодный операторский прожектор. Как сделать уличный прожектор своими руками

Внешнее освещение в тёмное время суток - не только важная составляющая комфорта различных домовладений, но и необходимый элемент системы безопасности. Для организации наружного освещения чаще всего применяются прожекторы, освещающие большие территории и участвующие в подсветке сооружений. Торговые площадки предлагают широкий ассортимент такого рода изделий, но при этом несложно будет изготовить светодиодный прожектор своими руками.

Область применения и устройство

Слово «прожектор» было заимствовано из латинского языка. Дословно projectus обозначает - брошенный вперёд. Под этим понятием понимается прибор, испускающий свет посредством перераспределения и фокусирования видимой энергии расположенного внутри него источника излучения. Первый прототип такого прибора был разработан итальянским изобретателем Леонардо да Винчи, а впервые его создал русский механик-изобретатель Иван Петрович Кулибин.

Рассматриваемые устройства первоначально применялись для установки на маяках , охраняемых территориях и в киноиндустрии. В качестве источника света в них использовалась лампочка накаливания большой мощности. Конструкции отличались: крупными габаритами, низким коэффициентом полезного действия, повышенным нагревом.

С развитием полупроводниковых приборов и появлением мощных светодиодов наступила новая эра применения прожекторов. Из-за неприхотливости конструкции и экономичного использования энергии они стали использоваться не только на промышленных и коммунальных объектах, но и в частных домовладениях. Сегодня их можно встретить на фасадах различных жилых и административных зданий , туннелях, мостах. Они освещают памятники архитектуры, баннеры, дорожки, входы и выходы.

Конструкция прибора

По своей конструкции светодиодный прожектор не представляет собой сложное устройство. В нём может использоваться как один мощный светодиод (LED), так и их группа. Для фиксации прибора на различных поверхностях применяется кронштейн, который в большинстве случаев является неотъемлемой частью устройства.

Можно выделить следующие основные элементы, составляющие конструкцию светодиодного прожектора:

корпус;
система излучения света;
драйвер.

При работе устройства, кроме испускания квантов света, выделяется и тепловая энергия. Поэтому для защиты излучателя и элементов управления прожектора корпус изделия выполняется из теплопроводного лёгкого материала. В основном корпуса изготавливаются из алюминия и дюрали, но для маломощных приборов он может быть выполнен и из пластика.

Световой модуль изготавливается на основе COB (chip-on-board) или матрицы из SMD светодиодов. Первый тип является самым распространённым, так как он был специально сконструирован для создания направленного света, в то время как второй по заявлениям производителей имеет большую продолжительность работы.

Суть технологии COB заключается в применении керамической подложки, на которой размещаются бескорпусные излучающие кристаллы. Сверху на них наносится люминофорный слой. Такой подход при производстве позволяет снизить себестоимость изделия и получить равномерное свечение, при котором отдельные точки кристаллов практически не видны.

Мощность COB-матрицы может достигать ста ватт, а хорошо выполненный теплоотвод позволяет достичь практической светоотдачи, равной 100−150 люменов на один ватт. Срок службы такой матрицы по заявлениям производителей составляет около 30 тысяч часов работы. Технология COB матриц молодая, она появилась только в 2010 году и продолжает развиваться стремительными темпами.

SMD-матрицы представляют из себя набор из светодиодов, размещённых на алюминиевой подложке. Обычно мощность одного такого элемента не превышает двух ватт. Большое количество светодиодов, располагающихся близко друг к другу, позволяет в среднем выдавать освещение равное 110 люмен на один ватт. Заявленный их срок службы достигает 50 тысяч часов. Особенностью прожекторов с SMD-матрицей по сравнению с одноматричными является больший световой поток. Связано это с тем, что в одноматричных прожекторах не применяются светодиодные чипы с соотношением более 1 Вт на 0.9 лм.

Принцип действия

Работа прожектора основана на свойстве p-n перехода излучать свет в видимом спектре человеческому глазу. При подаче на радиоэлемент напряжения внутри него происходит переход носителей заряда через зону соприкосновения двух материалов с разной проводимостью. В результате заряды сталкиваются, и возникает процесс, сопровождающийся излучением квантов света.

Основным параметром излучателя является его рабочий ток. То есть это та его сила, при которой происходит процесс рекомбинации. От его значения зависит температурный режим работы прибора. Высокий нагрев радиоэлемента приводит к его деградации и выходу из строя. Поэтому важно ограничивать подающуюся на прибор света величину тока, другими словами - питающее напряжение. Для этого и используется электронная плата - драйвер.

При включении прожектора в переменную сеть 220 вольт, напряжение через контактные клеммы поступает на драйвер устройства, в котором выпрямляется и снижается до нужного значения. Затем уже с него сигнал попадает на источник света. Фокусирование потока излучения осуществляется линзой Френеля или рефлектором. Для избегания попадания внутрь модуля влаги и пыли корпус обрабатывается силиконовыми герметиками. Охлаждение радиоэлементов происходит естественным образом за счёт отверстий и конструкции теплоотвода.

Характеристики прожекторов

Достоинствами светодиодных прожекторов является их простота установки, отсутствие вредных веществ, небольшие габариты и вес. Световой поток характеризуется однородностью и равномерностью свечения. У такого типа осветителей отсутствуют пульсации и мерцания. Устройства устойчивы к вибрациям и могут работать при температуре от минус 70 до плюс 45 градусов.

Неважно, приобретается прожектор в магазине или конструируется самостоятельно, к его основным характеристикам относят:

Самостоятельное изготовление

Купить светодиодный прожектор в магазине не проблема, но гораздо дешевле и приятней будет собрать его собственными руками. На самом деле при правильном подходе изготовить самостоятельно такого типа осветитель не представляет особой сложности, учитывая, что в магазинах можно приобрести все нужное для этого. Вот список того, что понадобится для конструирования прожектора:

Одни материалы понадобится купить, а другие можно сделать из подручных средств или даже снять со старых ненужных приборов.

Матрица излучателей и драйвер

Существует три вида светодиодов. Для прожектора применяются сверхяркие светодиоды белого цвета на металлической подложке или LED. Излучатели, выполненные в пластиковых цилиндрических корпусах со штыревыми видами, для изготовления мощных прожекторов непригодны.

Как только нужное количество светодиодов или диодных сборок для получения нужной мощности куплено, начинается их монтаж на подложку. Так как при работе излучатели сильно нагреваются, то понадобится крепить их на радиатор. В качестве него можно взять любую алюминиевую или медную пластину и вырезать из неё необходимый размер, а можно применить готовый радиатор из компьютера или другой техники.

У SMD светодиодов крепёжные отверстия обычно не предусмотрены, поэтому к радиатору их приклеивают, используя теплопроводный клей. Как только все элементы приклеены, между ними понадобится обеспечить электрический контакт. Для этого, используя кусочки провода, все излучатели соединяют параллельно или последовательно друг другу с помощью пайки.

Если применяется большое количество светодиодов, то есть смысл использовать последовательно-параллельное включение. Для этого создаются ветви, состоящие из равного количества светодиодов с последовательно установленным ограничительным резистором. Его расчёт несложен: из напряжения питающей сети вычитается напряжение светодиода и делится на предельно допустимый ток.

Последнее значение определяется как сумма токов каждого элемента в ветви. Как только соединение радиоэлементов выполнено, в удобном месте радиатора просверливается отверстие, через которое пропускается пара проводов. Один провод припаивается к общему плюсу светодиодов, а другой к минусу. С обратно же стороны делается запас около четырёх сантиметров, дающий возможность свободно припаять драйвер.

В зависимости от количества светодиодов понадобится изготовить или приобрести блок питания с требуемым напряжением для их розжига. Для этого понадобится знать характеристики используемых светодиодов.

Для прожектора средней мощности можно использовать блоки питания общебытового назначения с выходным пульсирующим током до двух ампер и напряжением на 3−5 вольт выше прямого напряжения диодов. Для избегания всплесков напряжения, могущего привести к перегоранию светодиодов, драйвер должен иметь стабилизацию. Её можно выполнить, используя интегральные микросхемы: LM317, LM350 и LM338.

Сборка элементов воедино

Как только драйвер с матрицей будут готовы, понадобится определиться с корпусом, в котором свободно смогут разместиться все элементы. В качестве него можно использовать любое подходящее по габаритам ненужное устройство. Например, компьютерный блок питания, старый прожектор с лампочкой. А можно сделать и самому, но для этого понадобятся слесарные навыки.

При этом следует сразу предусмотреть возможность крепления корпуса к стенам или потолку. В качестве отражателя подойдёт обыкновенная пищевая фольга, а вместо защитного стекла можно использовать прозрачный пластик, например, из коробочки от CD дисков.

Все элементы аккуратно размещаются в середине. Для их закрепления проще всего использовать не резьбовые крепления, а, например, стяжки или клей. Но в случае ремонта при приклеивании элементов к корпусу разборка прибора существенно осложнится. Плюс со светодиодов припаивается к плюсу драйвера, а минус к общему проводу. На корпус выводится разъем для подключения к сети 220 вольт или просто пара проводов.

Делается пробное включение. Если прожектор проработал около часа, и его температура нагрева не превысила 50−60 градусов, то можно с уверенностью герметизировать корпус и начинать радоваться самостоятельно выполненному устройству.

Светодиодный прожектор позволит получить мощный источник света при небольшом энергопотреблении. При этом можно учесть собственные потребности – сделать ударопрочный корпус или переносную конструкцию. За основу можно взять старый осветительный прибор, алюминиевый профиль или пластиковый каркас. Светодиодный прожектор своими руками можно сделать из запчастей от старых компьютеров, а LED-лампы продаются в магазинах электрики.

Особенности конструкции прожектора

Можно взять старый галогеновый или светодиодный прожектор и модернизировать его, улучшив источник света и отражатель. Если такого в наличии нет, можно купить дешевый уличный фонарь, понадобится лишь заменить некоторые элементы.

Если стоит задача сделать фонарь под собственные нужды и предпочтения, всю конструкцию придется продумывать самостоятельно. Это вариант для опытных мастеров, которые собрали своими руками не один электроприбор. В этом случае нужно выбрать источник света и источник тока. Лучше предусмотреть охлаждение, чтобы прибор не перегревался.

Прожекторы, которые постоянно эксплуатируются на улице, нужно защитить от влаги. Стекло и все стыки корпуса нужно хорошо загерметизировать. Над фонарем рекомендуется повесить козырек для защиты от осадков.

Необходимые материалы и детали

Необходимые детали для сборки светодиодного прожектора можно взять от старого компьютера или ноутбука. Если нет подходящего корпуса, его можно собрать самостоятельно из металлического профиля.

Материал корпуса

Дешевые фонари делают с пластиковым корпусом. Их преимущество в небольшом весе и невысокой стоимости. Но пластик проигрывает металлу в долговечности, его нельзя эксплуатировать круглый год. Если планируется повесить прожектор над входом в гараж или дом, лучше сделать металлический корпус. В зависимости от условий эксплуатации можно предусмотреть ручку-переноску и защиту от ударов.

Главное в корпусе – это отверстия сверху и снизу для вентиляции . От долгой работы светодиоды нагреваются, их нужно эффективно охлаждать. Через верхние отверстия воздух входит, обдувает все детали и забирает у них тепло. Через нижние отверстия вентиляторы выдувают отработанный воздух. Такая конструкция прожектора не подходит для улицы.

Источники света

Главный плюс LED-ламп в долговечности службы. Они работают 50000 часов, в 10 раз дольше, чем галогеновые светильники. При грамотном расположении отражателей яркость светодиодов в прожекторе будет намного выше, чем у других ламп.

Если требуется яркий источник света, лучше взять несколько маленьких светодиодов по 1 или 3 Вт. Для устройства среднего размера понадобится 20 штук. Уличный фонарь должен иметь мощность минимум 30 Вт.

Источник питания

Светодиодный прожектор своими руками можно сделать на 12 или 220 Вольт. Подобрать источник питания можно в магазине запчастей для компьютеров. Например, для прожектора с 20 светодиодами по 1 Вт подойдет блок питания от ноутбука на 19 В. Источники тока лучше сразу купить во влагостойком корпусе, тогда не понадобится придумывать собственную защиту.

Процесс сборки

Чтобы сделать светодиодный прожектор, нужно подготовить:

паяльник;
термоклей;
герметик;
провода питания;
отражатель.

Для усиления света используют готовый отражатель или зеркальный скотч.

Собираем прожектор

Отдельные светодиоды нужно собрать в цепь сразу на радиаторе. Подойдет кулер от компьютера, ноутбука или сервера. Диоды прикрепляют термоклеем и соединяют дорожками или проводами. После этого подсоединяют источник питания, проверяют работу лампочек и вентилятора. Важно убедиться, что радиатор поддерживает постоянную температуру, для этого можно воспользоваться инфракрасным пистолетом.

Корпус прожектора можно собрать из старого фонаря, кронштейна и алюминиевой трубы. В фонаре нужно сделать отверстие внизу для вентиляторов. Алюминиевая труба подойдет в качестве основания, а старый кронштейн можно использовать как ручку-переноску.

Подключаем в сеть

После окончания всех работ надо подключить прожектор к сети и проверить его. Лучше это делать на улице в полной темноте перед стеной. С большого расстояния нужно оценить пятно света, который дает лампа. В дальнейшем прибор можно усовершенствовать, добавить переносной аккумулятор и USB-разъем для зарядки. Удобная ручка с крючком позволит брать фонарь в походы и на рыбалку.

Осветительные приборы нового поколения кардинально отличаются от старых моделей. Они экономичны, демонстрируют высокую мощность и практически не нуждаются в обслуживании.

Устойчивый спрос на качественные источники света вызвал появление на рынке большого количества изделий из стран Юго-Восточной Азии, которые не отличаются ни надежностью, ни долговечностью.

Светодиодный прожектор, изготовленный своими руками, позволит получить достаточно качественное изделие. Рассмотрим, как сделать дешевый и вполне работоспособный прожектор из подручных средств.

Конструкция светодиодного прожектора проста. Основными элементами устройства являются:

Драйвер.
Светодиод.

Драйвер - это блок или источник питания, который получает стандартные 220 В и преобразует их в питание, необходимое для работы светодиодного фонаря. Особенностью драйверов, отличающей его от адаптеров, является акцент не на напряжение или мощность, а на стабильную силу тока (у адаптеров главный параметр - напряжение).

Внимание! Приобретая драйвер, необходимо обратить внимание на основной показатель. Если указано значение в вольтах (например, 24 VDC), то это адаптер.

Светодиод в данном случае представляет собой не отдельный элемент, а сборку из нескольких единиц, обладающих одинаковыми характеристиками. Они изготавливаются по специальной технологии, позволяющей получать идентичные кристаллы. Набор кристаллов, подключенных последовательно-параллельно, составляет светодиодную матрицу или LED-cheap. Отличительной особенностью матрицы является большое выделение тепла, разрушающего кристаллы и требующего охлаждения или отвода при помощи радиаторов.

Помимо основных узлов, прожектор состоит из следующих элементов:

Корпус.
Отражатель.
Линза.

Назначение корпуса понятно без объяснений. Фокусирующая линза создает компактный и направленный световой поток, более концентрированный и плотный. Роль отражателя несколько иная, чем в обычных прожекторах. Первоначальная оптика светодиода выдает пучок света с углом раскрытия 120°. Поэтому функцией отражателя является не столько отражение разнонаправленных лучей, сколько уплотнение потока.

Необходимые материалы и детали

Изготовить самодельный светодиодный прожектор можно из деталей, которые имеются под рукой, или куплены в специализированном магазине. Необходимо продумать конструкцию, чтобы все элементы максимально соответствовали друг другу. Необходимые материалы не обязательно приобретать, можно использовать старый светильник, взять светодиоды от сломанного уличного фонаря и т.п. Рассмотрим, какие элементы необходимы для того, чтобы собрать мощный светодиодный прожектор.

Лампы

Самый простой вариант - приобретение готовой светодиодной лампы со стандартным цоколем и подключение ее к сети. Но такую самоделку вряд ли можно назвать прожектором. Оптимальный вариант - матрица на светодиодах SMD 5050, недорогих и качественных, обеспечивающих яркий мощный пучок света. Они крепятся на тонкий стеклотекстолит, установленный на толстой алюминиевой пластине, которая выполняет функции теплоотведения. Можно использовать готовые радиаторы с большим количеством пластин, эффективность которых намного выше, но размеры не всегда позволяют поместить их в ограниченное пространство корпуса прожектора.

Читайте также Выбираем инфракрасный (ИК) светодиодный прожектор для видеонаблюдения

Материал для корпуса

Корпусом может послужить любая металлическая или пластиковая коробка соответствующей формы и размера. Оптимальный вариант - использование готового корпуса от галогенного прожектора. Он герметичен, предназначен для уличного использования, имеет подходящий размер. Для людей, обладающих навыками и возможностями, не составит труда изготовить корпус самостоятельно из листового алюминия. Этот вариант позволит разместить качественный радиатор и обеспечить установку наиболее эффективного отражателя с оптимальным углом раскрытия. Следует также предусмотреть монтаж выключателей и способ крепления корпуса - изготовить гнездо для кронштейна или монтажную планку, прикрепленную снаружи.

Источник питания

Приобретение готового драйвера поможет сделать прожектор своими руками значительно быстрее, но, для подготовленных и обладающих определенными навыками людей, не составляет труда изготовить источник питания самостоятельно. Основная задача состоит в обеспечении стабильного тока и напряжения.

Важно! Если имеются сомнения в своих силах, от самостоятельного изготовления драйвера лучше отказаться и приобрести готовый. Ошибки при расчете или сборке могут привести к пожару.

Схема и печатная плата простого светодиодного прожектора

Существует большое количество схем источников питания различной степени сложности. Проще всего (и надежнее) использовать классический вариант схемы с гасящим конденсатором:

Этот вариант является бестрансформаторным типом источника питания, позволяющим получить очень компактное устройство, собранное из недорогих и доступных деталей, не требующее сложной настройки. Входной неполярный конденсатор емкостью 1 мкф запараллелен с резистором на1 мОм, который можно заменить на любой другой образец емкостью от 240 до 1 мОм и мощностью 0,25 Вт. Они подключаются на одно плечо диодного моста, который собран на 4 диодах 1N4007. Выпрямленное напряжение дополнительно сглаживает полярный конденсатор на 10 мкф 400 В. Светодиоды разделены на 2 группы, соединенные параллельно. В каждой группе последовательно соединены 50 единиц. В каждой ветви проходит ток 19 мА, что соответствует номиналу.

Печатная плата не требует высокой точности и может быть изготовлена на лазерном принтере.

Для эффективного отвода тепловой энергии обратную сторону оставляют нелуженой. Расположение монтажных отверстий выбирается таким, чтобы обеспечивался максимально плотный контакт с теплоотводящей пластиной или радиатором.

Порядок сборки прожектора

Рассмотрим, как собрать светодиодный прожектор своими руками.

Сборка начинается с напайки светодиодов на монтажную плату. Для этого используют маломощный паяльник или станцию. После завершения работы необходимо проверить каждый светодиод в отдельности и всю матрицу целиком на работоспособность.
Затем собирают драйвер. Обычно используют навесной способ (без монтажной платы), так как деталей мало. Их расположение надо тщательно продумать, чтобы они свободно поместились в отсеке. Надо оставить достаточно места для провода питания.
Выводы деталей во избежание замыкания следует изолировать кембриком или термоусадочной трубкой. Собранный источник питания проверяется на работоспособность, сначала отдельно при помощи мультиметра, затем с нагрузкой (производится пробное подключение светодиодов). Устраняются обнаруженные недостатки.
После успешного пробного включения приступают к окончательной сборке прожектора. Матрица со светодиодами плотно присоединяется к радиатору. Если нет готового, можно использовать алюминиевый уголок, загнутый из толстой (около 5 мм) пластины. Одна полочка уголка привинчивается к корпусу прожектора, ко второй крепится матрица. Между ней и пластиной необходимо нанести термопасту для лучшего отведения тепловой энергии.
Затем устанавливают отражатель. Если нет готового, можно обойтись установкой алюминиевой фольги, конструкции из зеркального пластика или иных материалов с высокими отражающими способностями. Оптимальный вариант - применение жестких листовых материалов, позволяющих изготовить прочную конструкцию с заданной конфигурацией.
Сборка завершается установкой защитного стекла или фокусирующей линзы. Чаще всего используют стекло, поскольку найти линзу намного сложнее, и ее цена довольно высока. Если планируется использование прожектора для уличного освещения, следует все стыки по периметру изолировать от воды герметиком.

Пока светодиодная продукция не вошла в нашу жизнь окончательно и производство полноценно не стало на рельсы, цена на светотехнику LED продолжит кусаться. Но зачем ждать или, того хуже, переплачивать, если можно собрать своими руками прожектор нужной мощности по нашей инструкции.

Электротехнические особенности работы со светодиодами

Если вы намерены использовать светодиодную технику, вам не помешает узнать о некоторых тонкостях работы с ней, которые отчасти можно назвать недостатками. С одной стороны, светодиоды — компактные, экономные и долговечные источники света, а с другой?

Твердотельные полупроводниковые элементы критически чувствительны к высоким температурам в активной зоне. Явление, называемое деградацией, заключается в потере полупроводником легирующих добавок, что выражается в снижении светового потока или окончательном выходе из строя.

а) конструкция обычного светодиода: 1 — анод; 2 — катод; 3 — проводник; 4 — кристалл; 5 — пластиковая линза
б) конструкция мощного светодиода: 1 — корпус; 2 — проводник; 3 — теплоотвод; 4 — кристалл; 5 — линза; 6 — катод

При температуре от 60 °С светодиод деградирует очень быстро и заявленные производителем 50 тысяч часов в итоге оборачиваются в 3-5 тысяч. И чем мощнее одиночный светодиод, тем выше вероятность его быстрого старения из-за перегрева. Поэтому при разработке осветительных приборов во главу угла ставится качественная система отвода тепла, а также разбиение излучателя на несколько точек и их правильная компоновка.

Другая особенность светодиодов — они могут пропускать только ограниченное число электронов в единицу времени. Сеть, питающая светодиод, должна быть стабилизирована по току, иначе возникает сильный перегрев и связанные с ним негативные последствия. Ток в цепи питания регулируется приложенным напряжением и ограничивается резистором на каждом из светодиодов. При разработке схемы соединения нужен тщательный расчёт: завысите напряжение и светодиоды быстро выйдут из строя, а сделаете слишком низким — будут светить вполсилы.

Наиболее простые прожекторы имеют только один светоизлучающий элемент, в приборах же высокой мощности рекомендуется распределять нагрузку для более эффективного отвода тепла. В таких случаях соединение может быть последовательным, параллельным или смешанным. Первое не совсем безопасно: если один из светодиодов перегорит, он может либо разорвать цепь, либо шунтировать её. При параллельном (и особенно смешанном) соединении велик риск, что после выключения из цепи одного потребителя ток в питающей сети возрастёт до неприемлемых величин.

Точечные источники и матрицы: выбор, закупка

Есть три типа светодиодов, которые разумно использовать в изготовлении прожекторов. Учтите, что при сборке светового прибора из нескольких светодиодов, они должны быть идентичны как по типу, так и по вольт-амперным характеристикам. Также рекомендуется приобрести до десятка запасных диодов в качестве ремкомплекта и на случай повреждения при монтаже.

Светодиоды в виде пластиковой капсулы со штыревыми выводами пригодны для изготовления небольших прожекторов и фонариков. Это наиболее дешёвый тип продукции, а конечное изделие в итоге будет относительно легко отремонтировать.

Второй тип — сверхяркие белые светодиоды на металлической подложке. Их стоит использовать в высокомощных осветительных приборах, отводить тепло от них достаточно просто.

Ещё одной разновидностью LED служат светодиодные матрицы высокой мощности. Не рекомендуется самостоятельно изготавливать прожекторы с мощностью матриц 20 Вт и выше: эффективно отвести тепло простыми мерами не удастся.

Детали корпуса и рефлектора

Есть ряд решений для корпуса самодельного прожектора. Если требуется высокая степень пыле-влагозащиты для уличного фонаря, то подойдёт автомобильная фара. Ободок цоколя лампы нужно будет вырезать и закрепить поверх панели со светодиодной матрицей. Недостаток метода — ограниченная мощность прожектора при том, что матрица в нём поместится только одна.

Если вы размещаете несколько светодиодов или матриц на одной печатной плате или монтажной панели, корпус можно изготовить из жести или тонколистовой стали. На заготовке разметьте развёртку усечённой пирамиды: квадрат в центре и одинаковые равнобедренные трапеции по сторонам. Не забудьте оставить по «язычку» на одной из боковых сторон каждой трапеции для стыкования лепестков между собой. Также в меньшем основании трапеции следует оставить прямоугольную полоску около 15-20 мм, а в центре квадрата вырезать ещё один со стороной на 20-25 мм меньше.

Когда выкройка будет готова, отшлифуйте края, согните корпус и соедините швы заклёпками. Внутреннюю поверхность прогрунтуйте, вскройте белой аэрозольной краской без глянца и оставьте сохнуть на 2-3 суток. С передней стороны корпуса заведите по диагонали квадратный отрезок стекла подходящих размеров и прислоните его к загнутым полочкам изнутри. По контуру стекла обильно пройдитесь белым силиконом, им же промажьте швы корпуса.

Крепление монтажной панели или платы выполните на восьми болтах по 4 мм, предварительно просверлив отверстия по краям каждой полочки на узкой стороне корпуса. Чтобы пластина прилегала плотно, используйте уплотнитель для дверей из вспененного ПВХ. Обтянуть болты будет непросто, их головки недоступны, поэтому используйте пару законтренных гаек на конце.

Монтаж радиоэлементов

Если вы выбрали светодиоды со штыревыми выводами, для их монтажа потребуется пластина текстолита. Продумайте схему размещения и нарисуйте перманентным маркером токоведущие дорожки. Аноды всех светодиодов (длинные хвосты) допустимо собрать на одну шину «массы». Катоды также собираются в одну точку, но в цепь питания каждого светодиода следует последовательно включить токоограничивающий резистор.

Его расчёт прост: из напряжения питающей сети вычитаем напряжение светодиода и делим на предельно допустимый ток. Чтобы перестраховаться на случай колебаний напряжения источника, допустимый ток светодиода можно заведомо занизить до 90-95% паспортного значения.

Пример схемы светодиодной матрицы из диодов с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА

Ориентировочное напряжение питания для одного светодиода составляет 4 В. Если источник выдаёт больше, целесообразно включать диоды по смешанной схеме, где параллельно соединены гирлянды, в каждой из которых по одному светодиоду на каждые 4-5 В напряжения. Допустимый ток для такой последовательной сборки определяется как сумма допустимых токов каждого, а прямое напряжение остаётся тем же, при условии что у каждого светодиода этот параметр одинаков.

Разместив элементы и нарисовав дорожки, протравите пластину текстолита в растворе лимонной кислоты (30-50 г), 3-х процентной перекиси водорода (100 мл) и поваренной соли (2 чайные ложки), периодически проверяя степень растворения незащищённых участков. Просверлите отверстия под штыревые выводы сверлом на 1,5-2 мм, просверлите восемь отверстий для крепления платы к корпусу, а затем тщательно пролудите токоведущие части припоем с канифолью.

Для светодиодной матрицы можно также использовать монтажную плату

Если вы собираете диоды или матрицы на охлаждающей подложке, их монтаж выполняется навесным способом. В качестве монтажной панели следует выбрать алюминиевый радиатор типа «расчёска». Каждый светодиод крепится посредством двух или трёх отверстий, разметьте их все сразу и просверлите с тыльной стороны радиатора сверлом на 2,5 мм.

Для крепления используйте короткие саморезы 3,5х11 мм для металлических профилей, но без бура на конце. Перед закреплением диода нанесите на подложку небольшое количество термопасты КПТ-8.

Катод (-) и анод (+) у светодиодов с подложкой маркированы, схема подключения и расчёт защитных резисторов одинаковы для всех типов. Соединять элементы между собой следует посредством отрезка телефонного провода. Чтобы не выполнять лишнюю работу, аноды можно сразу припаивать короткими перемычками к корпусу алюминиевого радиатора.

Вопрос об источнике питания

После сборки светодиодов у вас останется два вывода, на которые было бы неплохо подать напряжение, но откуда его взять? Бытовые источники питания здесь мало применимы, для питания светодиодов нужен LED-драйвер, выдающий пульсирующий постоянный ток стабильного значения.

Для большинства изделий подойдёт драйвер систем интерьерного освещения или для LED-лент. Лучше приобрести источник питания заранее, чтобы по нему рассчитать количество и схему соединения диодов согласно напряжению на выходе и общему току стабилизации.

Для небольших поделок можно использовать блоки питания общебытового назначения с выходным пульсирующим током в 0,5-1,5 А и напряжением на 3-5 В выше прямого напряжения диодов. Стабилизировать источник питания можно микросхемой LM317, для более мощных прожекторов используйте LM350 и LM338, соответственно, увеличивая мощность источника.

Ограничение тока микросхемой можно регулировать, меняя сопротивление резистора. Его номинал определяется как 1,25/I, где I — ток светодиода или сборки.

Человечество с древних времён стремилось совладать со светом и использовать его себе во благо, ведь не обладая, в отличие от некоторых животных, специальным ночным зрением, человек становился уязвим в ночное время. Прогресс имеет особенность ускоряться в геометрической последовательности, это утверждение абсолютно справедливо относится и к развитию технологии освещения. Долгое время, до изобретения электричества, единственным источником света был живой огонь, затем появились лампы накаливания, и наступила новая эпоха. Постепенно появлялись всё новые виды ламп – люминесцентные, галогеновые, пока, наконец, не появился самый современный и технологичный источник света – светодиоды. Первое время они были несовершенны и далеко не так надежны, как сейчас, да и стоили очень дорого. Ситуация изменилась – светодиодные модули стали доступны, надежны и качественны. Обладая великолепными техническими характеристиками и эксплуатационными свойствами, они прочно укрепились на рынке светового оборудования. В этой статье мы поговорим об очень доступном и простом источнике яркого равномерного света на базе светодиодов – светодиодном прожекторе. Характеристики светодиодных прожекторов, как собрать светодиодный прожектор своими руками, как подключить светодиодный прожектор – всего этого мы коснёмся в процессе знакомства с этим прибором.

Светодиодный прожектор – это устройство для освещения, конструкцию которого составляют преобразователь напряжения, мощный светодиод, радиатор для отвода избытков тепла и рефлектор, для усиления и направления светового потока. Может излучать, как и стандартный белый или теплый свет, так и быть цветным, с возможностью менять цвета RGB. Сфера применения этого устройства практически не ограничена. Светодиодные прожекторы используются для домашних и промышленных целей, освещения дач и коттеджей, подсветки подъездов и стоянок.

Преимущества диодов перед галогенными, люминесцентными, энергосберегающими и лампами накаливания

Фонари на базе светодиодных модулей имеют целый ряд технических и эксплуатационных преимуществ перед устаревшими ламповыми аналогами:

Основным преимуществом является малое энергопотребление и высокая экономичность приборов на базе led-модулей. Потребляя в 8-12 раз меньше электроэнергии, светодиодные лампы дают такой же по яркости световой поток. Это существенная экономия средств, а когда речь идет о промышленных масштабах, когда на промышленных производствах освещение осуществляется, к примеру, сотней 500 ваттных фонарей, которые мотают энергию круглосуточно, снижение потребления в 10 раз приведёт к колоссальной экономии средств.
Качество светового излучения. В отличие от устаревших аналогов на лампах, светодиодные фонари дают максимально равномерное, лишенное подёргиваний и мерцаний освещение на всей площади и дальности. Это, во-первых, максимально комфортная среда для глаз, не несущая угрозы зрению и зрительного дискомфорта. Во-вторых, идеальная и неискаженная цветопередача, которая на многих промышленных производствах может быть среди основных приоритетов, в связи с деятельностью производства.
Долговечность и надежность. Светодиодные модули не зависят в эксплуатационном плане от количества включений и выключений. Если вы используете светодиодный прожектор с датчиком движения, этот момент очень актуален. Ввиду постоянного реагирования на движение, прожектор будет постоянно включаться и выключаться. Led-лампы рассчитаны на 100 тысяч и более часов работы, это во много раз больше, чем у любых ламп. В совокупности с простотой и надежностью конструкции, современными материалами, устойчивыми к механическим воздействиям, набор этих технических характеристик делает светодиодные фонари идеальным выбором для подсветки любых объектов, дач, промышленных производств, домов, улиц и площадей.

Безопасность и экологичность. Светодиодные модули собираются из современных экологически чистых материалов. Они не нуждаются в каких-то специальных способах утилизации. Когда светодиодный фонарь вышел из строя, вы можете заменить светодиодный модуль, а закончивший срок своей жизни старый просто выкинуть в мусорное ведро. Абсолютно без каких-либо опасений за своё здоровье. Безопасность светодиодного светового оборудования является самой высокой. Оно работает на малых токах, а значит, если вы решите сделать подключение сами и допустите некую ошибку и, возможно, получите удар током – он не будет столь опасен, как в случае с обычными лампами. Что касается эксплуатационных технических характеристик – светодиодные модули во время работы не нагреваются выше 90 градусов, что делает их максимально пожаробезопасными.
Надежность, простота и гибкость использования. Светодиодные модули могут работать без повреждений даже при сильных скачках напряжения в сети. Подключение весьма простое, с ним справится практически любой. Конструкция прожектора тоже проста и надежна. Для того, чтобы заменить модуль когда он исчерпает свой ресурс работы, достаточно будет открутить несколько болтов и разобрать корпус прожектора. Дальше, руководствуясь многочисленными схемами и помощью интернета, отсоединить старый модуль и подключить новый. Затем опять собрать корпус, поместить прожектор обратно, прикрутив корпус к креплению на поверхности, где был установлен фонарь. Если вам нужна подсветка не только в стандартном дневном варианте – достаточно приобрести цветной RGB прожектор, он может менять цвет в очень широком диапазоне оттенков.

Недостаток же есть только один

Единственный минус – достаточно высокая стоимость, перекрывается совокупностью плюсов более чем полностью. То, сколько прослужит светодиодная лампа и качество излучаемого света, по итогу, приведут к существенной экономии и средств, и нервов, и времени.

Какие характеристики важно знать при выборе

Чтобы выбрать подходящий вам вариант, желательно обратиться к специалисту, обрисовав ему условия использования, требуемую дальность освещения, необходимую интенсивность подсветки и другие волнующие вас параметры (яркость и теплота светового потока, наличие датчика движения, солнечных батарей для автономной работы и т.д.).

Как самостоятельно сделать светодиодный прожектор

Если вы уверенно держите в руках инструмент, у вас есть ненужный или сломанный прожектор, и вы не хотите покупать «кота в мешке», отдав небольшую, но существенную сумму за дешевый китайский фонарь, а тратить много денег на дорогой не согласны – соберите светодиодный прожектор своими руками. Вы можете даже полностью спаять все необходимые платы, благо в интернете более чем достаточно схем и инструкций. Но если вы не готовы прибегнуть еще и к паяльнику, то следующий вариант как раз для вас.

Необходимые компоненты

Итак, что нам понадобиться, чтобы сделать мощные светодиодные прожекторы:

непосредственно сам диод, радиаторы охлаждения, вентиляторы (подойдут компьютерные самые маленькие) и плата питания для них (можно взять из зарядного устройства, желательно из качественного адаптера, ведь мы не хотим, чтобы вентиляторы вышли из строя), электронный преобразователь напряжения, чтобы подать питание на наш диод и регулировать яркость. Также нам понадобится, как и ранее было сказано, ненужный старый прожектор – как донор корпуса, куда вся собранная конструкция будет установлена.

Этап 1 – Начало сборки

Начинаем процедуру сборки, прикрепляя все элементы к радиатору охлаждения, который нужен для отвода тепла от очень мощного светодиода. Первым делом надо будет закрепить модуль диода с помощью болтиков, используя отверстия в нем. Плотно прижмите диод на равномерный слой термопасты.

Затем крепите вентиляторы, которые будут использованы для дополнительного активного охлаждения, что позволит снизить рабочую температуру еще на 10-20 градусов и продлит и без того долгую жизнь светодиода.

Этап 2 – Предварительная проверка работоспособности и замер температуры

После присоедините все оставшиеся детали, присоедините проводами диод к источнику тока (преобразователю). Подайте ток на диод через преобразователь напряжения, чтобы проверить его работоспособность. Проверьте работу вентиляторов и промерьте напряжение на плате питания для аккумуляторов и самих вентиляторах, оно должно быть одинаковым. Чтобы убедиться в правильной работе системы охлаждения, желательно точно промерить температуру, используя точный термометр – например, инфракрасный температурный пистолет. Температура не должна быть выше 50-60 градусов.

Этап 3 – Помещаем внутренности в корпус

После проверки всех составляющих на работоспособность, нужно всю конструкцию поместить непосредственно в подготовленный корпус. Не забудьте оставить приличное отверстие снизу конструкции – чтобы вентиляторы выдували нагретый воздух, а также сверху – для забора воздуха.

Плату, контролирующую работу вентиляторов (напоминаю, качественную, возможно, позаимствованную из адаптера зарядки) установите и выполните подключение проводов от вентиляторов.

Этап 4 – Окончательная проверка работоспособности

Останется последний раз проверить работоспособность всех элементов, вырезать по размеру корпуса из блестящего металла (либо покрытого плотной фольгой) отражатель и собрать все элементы корпуса воедино. Прочно закрутив все болты, соединяющие элементы корпуса воедино, можете приступать к использованию прожектора на диодном модуле, который вы смогли сделать самостоятельно. Естественно, нужно обладать некоторым опытом по работе с электроникой, схемами и платами, а также желанием – ведь многим будет проще купить готовое устройство. Но собранный своими руками прожектор, помимо вызываемой гордости за себя, будет обладать уникальными техническими характеристиками. Если использовать мощный 100 ваттный модуль, он заменит вам 600-800 ваттный галогеновый фонарь, который был бы гораздо больше размером, перегревался бы и был весьма опасен. Дальность освещения таким прожектором, в зависимости от выбранного угла отражателя, будет варьироваться от очень большой до огромной.

Итог статьи

Итак, подытожим вышесказанное. Для того, чтобы выбрать прожектор, необходимо определиться в каких условиях он будет использоваться – для промышленных (освещение склада, производства) и домашних целей (освещение двора, дачи) можно подобрать разные прожекторы, в соответствии с их техническими характеристиками, включающими мощность и цветовую температуру. Уже исходя из них, подобрать конструкцию для необходимой дальности подсветки, по необходимости выбрать модели с наличием датчика движения, солнечной батареи или других опций. Если вы хотите самостоятельно сделать светодиодный прожектор – выбрать и приобрести все необходимые компоненты на радиорынке и, вооружившись инструментом, собрать именно то, что вам нужно. Главное в обоих подходах – приобретать качественные компоненты или оборудования у продавца с проверенной репутацией. Это залог положительных впечатлений от будущего пользования оборудованием.